水塔水位PLC檢測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、水塔水位水塔水位 PLCPLC 檢測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)檢測(cè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)摘要摘要為解決樓宇水塔抽水自動(dòng)控制問題，水塔水位控制系統(tǒng)是我國(guó)小區(qū)廣泛應(yīng)用為解決樓宇水塔抽水自動(dòng)控制問題，水塔水位控制系統(tǒng)是我國(guó)小區(qū)廣泛應(yīng)用的供水系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方式在控制精度低，能量消耗大的缺點(diǎn)，而自動(dòng)控制的供水系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方式在控制精度低，能量消耗大的缺點(diǎn)，而自動(dòng)控制原理，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定，以滿足用原理，依據(jù)用水量的變化自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，保持水壓恒定，以滿足用水要求，從而提高俄供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且成本低，安裝方便，經(jīng)過多次試驗(yàn)水要求，從而提高俄供水系統(tǒng)的質(zhì)量。而且成本低，安裝方

2、便，經(jīng)過多次試驗(yàn)證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想裝置。水證明，靈敏性好，是節(jié)約水源，方便家庭和單位控制水塔水位的理想裝置。水塔水位控制系統(tǒng)采用交流電壓檢測(cè)水位，水位低于下限時(shí)，水泵抽水，水位達(dá)塔水位控制系統(tǒng)采用交流電壓檢測(cè)水位，水位低于下限時(shí)，水泵抽水，水位達(dá)到最高水位時(shí)，水泵停止抽水，水位降低到最低水位時(shí)，恢復(fù)運(yùn)行抽水。從而到最高水位時(shí)，水泵停止抽水，水位降低到最低水位時(shí)，恢復(fù)運(yùn)行抽水。從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。不論社會(huì)的經(jīng)濟(jì)如何飛速發(fā)展，水在人們?nèi)粘Ｉ钪衅鸬降淖饔檬侵匾?。不論社?huì)的經(jīng)濟(jì)如何飛速發(fā)展，水在人們?nèi)粘Ｉ钪衅鸬降淖饔檬侵匾摹Ｒ坏┤鄙倭怂?，輕

3、則給人們帶來(lái)不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失，一旦缺少了水，輕則給人們帶來(lái)不便，重則可能造成嚴(yán)重的生產(chǎn)事故及損失，從而對(duì)供水系統(tǒng)有餓更高的要求，滿足及時(shí)，準(zhǔn)確，安全充足的供水。如果仍從而對(duì)供水系統(tǒng)有餓更高的要求，滿足及時(shí)，準(zhǔn)確，安全充足的供水。如果仍然使用人工方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，安全性難以保證，由此必須進(jìn)行然使用人工方式，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，安全性難以保證，由此必須進(jìn)行自動(dòng)化控制系統(tǒng)的改造。從而實(shí)現(xiàn)提供足夠的水量，平穩(wěn)的水壓，水塔水位的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的改造。從而實(shí)現(xiàn)提供足夠的水量，平穩(wěn)的水壓，水塔水位的自動(dòng)控制有設(shè)計(jì)成本低，高使用價(jià)值的控制器，該設(shè)計(jì)采用分立的電路實(shí)現(xiàn)超自動(dòng)

4、控制有設(shè)計(jì)成本低，高使用價(jià)值的控制器，該設(shè)計(jì)采用分立的電路實(shí)現(xiàn)超高，低警戒水位處理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，而達(dá)到節(jié)能的目的，提高供水系統(tǒng)的質(zhì)高，低警戒水位處理，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，而達(dá)到節(jié)能的目的，提高供水系統(tǒng)的質(zhì)量。量。關(guān)鍵字：水塔自動(dòng)，檢測(cè)，節(jié)能。關(guān)鍵字：水塔自動(dòng)，檢測(cè)，節(jié)能。The water level of Water Tower PLC detection and control system designAbstract In order to achieve the goal of energy conservation，enhances the quality of the water s

5、upply system，it consider to use the technology of programmable ogic controler，the relay and the sensor，designs a set of practical water monitor plan It coordinate the software in the hardware foundation to realize the low warning water level to reportand design two kinds of working way manual and au

6、tomatic Programmable controller (PLC) day by day widespread in electricity control system. Carries on the transformation using PLC to the existing electricity conteol system. May the equipment function, the efficiency, the flexibility enhance to a new level. This article introduced the water level c

7、ontrol；electric circuit principle, the PLC elementary knowledge as well as STEP-7Mcriowin32 series PLC the characteristic and uses in the part programming part which the water level control circuit designs. With program the software according to above knowledge and some reference to use in PLC the b

8、oring lathe control circuit the design trapezoidal chart writing,then transforms the instruction list, finally debugs.Key words：water level control；manualautomatic control；programmable logic controller：relay目錄目錄第一章第一章 水塔水位控制器的介紹水塔水位控制器的介紹. 1.11.1 通過浮球開關(guān)來(lái)控制水位通過浮球開關(guān)來(lái)控制水位 -5-51.21.2 電子式水位開關(guān)電子式水位開關(guān) -6 6

9、1.31.3 非接觸式的水位開關(guān)非接觸式的水位開關(guān) -5 51.41.4 繼電器繼電器 -7 7第二章第二章 傳感器的工作原理傳感器的工作原理.82.12.1 傳感器的工作原理傳感器的工作原理 -8 82.22.2 傳感器原理結(jié)構(gòu)傳感器原理結(jié)構(gòu) -8 8第三章水塔水位傳感器的工作過程第三章水塔水位傳感器的工作過程.93.13.1 傳感器分類傳感器分類 9 93.23.2 傳感器的定義傳感器的定義 10103.33.3 傳感器的分類傳感器的分類 10103.43.4 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性 11113.53.5 傳器的動(dòng)態(tài)特性傳器的動(dòng)態(tài)特性 11113.63.6 傳感器的線性度傳感器的

10、線性度 1111第四章液位控制器的工作原理第四章液位控制器的工作原理.134.14.1 液位控制器主要特點(diǎn)功能液位控制器主要特點(diǎn)功能 -13134.24.2 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖 -1515第五章水塔水位控制器的可行性試驗(yàn)第五章水塔水位控制器的可行性試驗(yàn).185.15.1 可行性試驗(yàn)可行性試驗(yàn) -18185.25.2 可行性分析可行性分析 -19195.35.3 水塔水位自動(dòng)控制工序水塔水位自動(dòng)控制工序 -20205.4I/O5.4I/O 接口分配接口分配 -21215.55.5 水塔水位控制系統(tǒng)的水塔水位控制系統(tǒng)的 I/OI/O 接線圖接線圖 -2222第六章水塔水位控制系統(tǒng)第六章水塔水位控制系

11、統(tǒng) PLC 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì).236.16.1 梯形圖程序設(shè)計(jì)及工作過程分析梯形圖程序設(shè)計(jì)及工作過程分析 -23236.26.2 梯形圖的編制規(guī)則梯形圖的編制規(guī)則 -24246.36.3 梯形圖的工作過程梯形圖的工作過程 -2525第七章水塔水位控制系統(tǒng)第七章水塔水位控制系統(tǒng) PLC 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì).277.17.1 水塔水位控制系統(tǒng)水塔水位控制系統(tǒng) PLCPLC 硬件設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì) -27277.1.17.1.1 水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求水塔水位控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 -27277.1.27.1.2 水塔水控制系統(tǒng)的方式水塔水控制系統(tǒng)的方式 -2828參考文獻(xiàn)-29平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說

12、明書（論文） 第 1 頁(yè)第一章第一章 水塔水塔水位控制器水位控制器的介紹的介紹水塔水位控制器是指應(yīng)用在家用、水塔水位控制器是指應(yīng)用在家用、機(jī)關(guān)單位機(jī)關(guān)單位、消防、學(xué)校、工廠等的水塔上進(jìn)行自動(dòng)水、消防、學(xué)校、工廠等的水塔上進(jìn)行自動(dòng)水位控制的儀器，一般要求是全自動(dòng)型，能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，缺水自動(dòng)補(bǔ)水，水滿能自動(dòng)停止進(jìn)位控制的儀器，一般要求是全自動(dòng)型，能實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守，缺水自動(dòng)補(bǔ)水，水滿能自動(dòng)停止進(jìn)水。并且要求水塔水位控制器安全性能好，穩(wěn)定可靠。水。并且要求水塔水位控制器安全性能好，穩(wěn)定可靠。水塔水位控制器的選擇是多樣性的，水塔水位控制器的選擇是多樣性的，分別舉例說明：分別舉例說明：1.11.1 通過浮球

13、開關(guān)來(lái)控制水位通過浮球開關(guān)來(lái)控制水位基本上有兩種方式：一種是浮球開關(guān)帶著一個(gè)大的基本上有兩種方式：一種是浮球開關(guān)帶著一個(gè)大的金屬球金屬球，浸在水中時(shí)浮力大，可以控，浸在水中時(shí)浮力大，可以控制兩個(gè)水位，比如水滿了，浮球因?yàn)楦×Χ仙?，帶?dòng)制兩個(gè)水位，比如水滿了，浮球因?yàn)楦×Χ仙?，帶?dòng)球閥球閥運(yùn)動(dòng)，使閥門關(guān)閉，停止進(jìn)水，運(yùn)動(dòng)，使閥門關(guān)閉，停止進(jìn)水， 當(dāng)水少了，浮球下降，閥門打開，又再進(jìn)水，如此循環(huán)。這種方式較多應(yīng)用在煮開水器和衛(wèi)當(dāng)水少了，浮球下降，閥門打開，又再進(jìn)水，如此循環(huán)。這種方式較多應(yīng)用在煮開水器和衛(wèi)生間的沖水器上。還有一種是帶生間的沖水器上。還有一種是帶干簧管干簧管的微型浮球開關(guān)，由外面

14、的帶有磁性小浮球使桿里面的微型浮球開關(guān)，由外面的帶有磁性小浮球使桿里面的干簧管閉合，從而控制水位，多數(shù)應(yīng)用在清水的水位控制，一般十幾塊錢就有交易了，但的干簧管閉合，從而控制水位，多數(shù)應(yīng)用在清水的水位控制，一般十幾塊錢就有交易了，但易受污物影響，不適用在污水上。第二種是電纜式浮球開關(guān)，該裝置通過一彈性電線與水泵易受污物影響，不適用在污水上。第二種是電纜式浮球開關(guān)，該裝置通過一彈性電線與水泵連接，可用于水塔、水池水位高低的連接，可用于水塔、水池水位高低的自動(dòng)控制自動(dòng)控制和缺水保護(hù)，允許接的用電器是和缺水保護(hù)，允許接的用電器是 220V,10A220V,10A 左左右，平衡錘或彈性電線的某一固定點(diǎn)到

15、浮筒間的電線長(zhǎng)度，決定水位的高低。這種水位開關(guān)右，平衡錘或彈性電線的某一固定點(diǎn)到浮筒間的電線長(zhǎng)度，決定水位的高低。這種水位開關(guān)價(jià)格便宜，對(duì)于一些要求不太嚴(yán)格的場(chǎng)合適用，有一定耐污能力。但存在這樣的問題：浮球價(jià)格便宜，對(duì)于一些要求不太嚴(yán)格的場(chǎng)合適用，有一定耐污能力。但存在這樣的問題：浮球易受外界雜物影響其穩(wěn)定性，特別是纖維狀的雜物纏繞而有失誤，同一小水箱里不宜使用多易受外界雜物影響其穩(wěn)定性，特別是纖維狀的雜物纏繞而有失誤，同一小水箱里不宜使用多個(gè)，否則會(huì)相纏繞。個(gè)，否則會(huì)相纏繞。使用壽命使用壽命相對(duì)短些，而且多數(shù)直接接在相對(duì)短些，而且多數(shù)直接接在 220V,220V,存在一定的存在一定的安全隱患

16、安全隱患，終，終有一天因?yàn)殡娋€破損而漏電傷人。所以電纜式浮球開關(guān)一般有這樣的警告：電源線是本裝置有一天因?yàn)殡娋€破損而漏電傷人。所以電纜式浮球開關(guān)一般有這樣的警告：電源線是本裝置的完整部分，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)電線受損，本裝置應(yīng)被替換，不準(zhǔn)對(duì)電線進(jìn)行修理。的完整部分，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)電線受損，本裝置應(yīng)被替換，不準(zhǔn)對(duì)電線進(jìn)行修理。1.21.2 電子式水位開關(guān)電子式水位開關(guān)水位開關(guān)和搭配的水位控制器水位開關(guān)和搭配的水位控制器(BZ201(BZ201、BZ202)BZ202)來(lái)控制，來(lái)控制， 電子式水位開關(guān)原理是通過電子電子式水位開關(guān)原理是通過電子探頭對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè)，再由水位檢測(cè)專用芯片對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理探頭對(duì)水位進(jìn)

17、行檢測(cè)，再由水位檢測(cè)專用芯片對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行處理, ,當(dāng)被測(cè)液體到達(dá)動(dòng)當(dāng)被測(cè)液體到達(dá)動(dòng)作點(diǎn)時(shí)，芯片輸出高或低電平信號(hào)，再配合水位控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的控制。不需浮球作點(diǎn)時(shí)，芯片輸出高或低電平信號(hào)，再配合水位控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的控制。不需浮球和干簧管和干簧管, ,外部無(wú)機(jī)械動(dòng)作外部無(wú)機(jī)械動(dòng)作, ,耐污耐用耐污耐用, ,不怕漂浮物影響，任意角度安裝不怕漂浮物影響，任意角度安裝, ,該種水位控制器有較該種水位控制器有較強(qiáng)的耐污能力和較強(qiáng)的防波浪功能，適宜長(zhǎng)時(shí)間浸在水中強(qiáng)的耐污能力和較強(qiáng)的防波浪功能，適宜長(zhǎng)時(shí)間浸在水中, ,工作電壓工作電壓是直流是直流 5-24V5-24V，很安全。，很安全。

18、這種方式較實(shí)用，耐污，壽命長(zhǎng)，安全。這種方式較實(shí)用，耐污，壽命長(zhǎng)，安全。1.31.3 非接觸式的水位開關(guān)非接觸式的水位開關(guān) 液位控制器的探頭產(chǎn)生高頻液位控制器的探頭產(chǎn)生高頻 超聲波脈沖耦合到容器外壁。這個(gè)脈沖會(huì)在容器壁和液體中超聲波脈沖耦合到容器外壁。這個(gè)脈沖會(huì)在容器壁和液體中傳播，還會(huì)被容器傳播，還會(huì)被容器內(nèi)表面內(nèi)表面反射回來(lái)。通過對(duì)這種反射特性的檢測(cè)和計(jì)算，就可以判斷出液位反射回來(lái)。通過對(duì)這種反射特性的檢測(cè)和計(jì)算，就可以判斷出液位是否達(dá)到了液位控制器安裝的位置。液位控制器輸出繼電器信號(hào)，來(lái)完成對(duì)液位的監(jiān)控。主是否達(dá)到了液位控制器安裝的位置。液位控制器輸出繼電器信號(hào)，來(lái)完成對(duì)液位的監(jiān)控。主要

19、用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐液面，實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警或監(jiān)測(cè)管道中是否有液體存在，儲(chǔ)罐材質(zhì)可以是各類要用于監(jiān)測(cè)儲(chǔ)罐液面，實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警或監(jiān)測(cè)管道中是否有液體存在，儲(chǔ)罐材質(zhì)可以是各類金屬、金屬或不發(fā)泡塑料。這種方式不受介質(zhì)密度、金屬、金屬或不發(fā)泡塑料。這種方式不受介質(zhì)密度、介電常數(shù)介電常數(shù)、導(dǎo)電性、導(dǎo)電性、反射系數(shù)反射系數(shù)、壓力、壓力、平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁(yè)溫度、沉淀等因素的影響，所以適用于醫(yī)藥，石油，化工，電力，食品等行業(yè)的各類液體液溫度、沉淀等因素的影響，所以適用于醫(yī)藥，石油，化工，電力，食品等行業(yè)的各類液體液位工程控制，對(duì)于有毒的、強(qiáng)腐蝕危險(xiǎn)品液體的檢測(cè)，該產(chǎn)品更是理想的選擇，

20、但在有泡沫位工程控制，對(duì)于有毒的、強(qiáng)腐蝕危險(xiǎn)品液體的檢測(cè)，該產(chǎn)品更是理想的選擇，但在有泡沫的情況下也易出現(xiàn)誤動(dòng)作。屬于高檔產(chǎn)品，價(jià)格不菲的情況下也易出現(xiàn)誤動(dòng)作。屬于高檔產(chǎn)品，價(jià)格不菲1.41.4 繼電器繼電器本產(chǎn)品采用集成電路，并結(jié)合高層樓宇上、下水池的水位分級(jí)提升進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有上下本產(chǎn)品采用集成電路，并結(jié)合高層樓宇上、下水池的水位分級(jí)提升進(jìn)行設(shè)計(jì)，具有上下水池聯(lián)合控制、水池排水及缺水保護(hù)等功能，可實(shí)現(xiàn)水箱補(bǔ)水、排水，并有效防止水池聯(lián)合控制、水池排水及缺水保護(hù)等功能，可實(shí)現(xiàn)水箱補(bǔ)水、排水，并有效防止 水池水水池水位過高溢出或溢出空轉(zhuǎn)損壞。效果還可以，這種方式怕水垢，水垢厚了就就容易誤判。位過高

21、溢出或溢出空轉(zhuǎn)損壞。效果還可以，這種方式怕水垢，水垢厚了就就容易誤判。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 3 頁(yè)第第二二章章 傳感器的工作原理傳感器的工作原理2.12.1 傳感器傳感器的工作原理的工作原理傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩類：有源的和無(wú)源的。有源傳傳感器把某種形式的能量轉(zhuǎn)換成另一種形式的能量。有兩類：有源的和無(wú)源的。有源傳感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵(lì)源。感器能將一種能量形式直接轉(zhuǎn)變成另一種，不需要外接的能源或激勵(lì)源。2.1.12.1.1 無(wú)源傳感器無(wú)源傳感器無(wú)源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的

22、能量或激勵(lì)能，傳無(wú)源傳感器不能直接轉(zhuǎn)換能量形式，但它能控制從另一輸入端輸入的能量或激勵(lì)能，傳感器承擔(dān)將某個(gè)對(duì)象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。其感器承擔(dān)將某個(gè)對(duì)象或過程的特定特性轉(zhuǎn)換成數(shù)量的工作。其“對(duì)象對(duì)象”可以是固體、液體或可以是固體、液體或氣體，而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)氣體，而它們的狀態(tài)可以是靜態(tài)的，也可以是動(dòng)態(tài)( (指的是過程指的是過程) )的。對(duì)象特性被轉(zhuǎn)換量化后的。對(duì)象特性被轉(zhuǎn)換量化后可以通過多種方式檢測(cè)。對(duì)象的特性可以是物理性質(zhì)的，也可以是化學(xué)性質(zhì)的。按照其工作可以通過多種方式檢測(cè)。對(duì)象的特性可以是物理性質(zhì)的，也可以是化學(xué)性質(zhì)的。按照其工作原理，它將對(duì)象特性或狀態(tài)

23、原理，它將對(duì)象特性或狀態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)換參數(shù)轉(zhuǎn)換成可測(cè)定的電學(xué)量，然后將此電信號(hào)分離出來(lái)，送入傳成可測(cè)定的電學(xué)量，然后將此電信號(hào)分離出來(lái)，送入傳感器系統(tǒng)加以評(píng)測(cè)或標(biāo)示。感器系統(tǒng)加以評(píng)測(cè)或標(biāo)示。2.22.2 傳感器原理傳感器原理結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 在一段特制的彈性軸上粘貼上專用的檢測(cè)扭動(dòng)應(yīng)片并組成變橋，即為基礎(chǔ)在一段特制的彈性軸上粘貼上專用的檢測(cè)扭動(dòng)應(yīng)片并組成變橋，即為基礎(chǔ)扭矩傳感器扭矩傳感器；在軸上固定著：在軸上固定著：(1)(1)能源能源環(huán)形變壓器環(huán)形變壓器的次級(jí)線圈，的次級(jí)線圈，(2)(2)信號(hào)環(huán)形變壓器初級(jí)線圈，信號(hào)環(huán)形變壓器初級(jí)線圈，(3)(3)軸上印刷電路板，電路板上包含整流穩(wěn)定電源、儀表軸上印刷電路

24、板，電路板上包含整流穩(wěn)定電源、儀表放大電路放大電路、V/FV/F 變換電路及信號(hào)變換電路及信號(hào)輸出電路。輸出電路。在傳感器的外殼上固定著：在傳感器的外殼上固定著：（1 1）激磁激磁電路，電路，(2)(2)能源環(huán)形變壓器的初級(jí)線圈能源環(huán)形變壓器的初級(jí)線圈( (輸入輸入) )，(3)(3) 信號(hào)環(huán)形變壓器次級(jí)線信號(hào)環(huán)形變壓器次級(jí)線圈圈( (輸出輸出) )，(4)(4)信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 4 頁(yè)第三章第三章 水塔水位傳感器的工作過程水塔水位傳感器的工作過程向傳感器提供向傳感器提供15V15V 電源，激磁電路中的電源，激磁電路中的晶體振蕩器晶體振蕩

25、器產(chǎn)生產(chǎn)生 400Hz400Hz 的的方波方波，經(jīng)過，經(jīng)過 TDA2030TDA2030功率放大器功率放大器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器即產(chǎn)生交流激磁功率電源，通過能源環(huán)形變壓器 T1T1 從靜止的初級(jí)線圈傳遞至旋從靜止的初級(jí)線圈傳遞至旋轉(zhuǎn)的次級(jí)線圈，得到的交流電源通過軸上的整流轉(zhuǎn)的次級(jí)線圈，得到的交流電源通過軸上的整流濾波電路濾波電路得到得到5V5V 的的直流電源直流電源，該電源做，該電源做運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器 AD822AD822 的工作電源；由基準(zhǔn)電源的工作電源；由基準(zhǔn)電源 AD589AD589 與雙運(yùn)放與雙運(yùn)放 AD822AD822 組成的高精度組成的高精度穩(wěn)壓電源穩(wěn)壓電

26、源產(chǎn)產(chǎn)生生4.5V4.5V 的精密直流電源，該電源既作為的精密直流電源，該電源既作為電橋電橋電源，又作為電源，又作為放大器放大器及及 V/FV/F 轉(zhuǎn)換器的工作電轉(zhuǎn)換器的工作電源。源。當(dāng)彈性軸受扭時(shí)，應(yīng)變橋檢測(cè)得到的當(dāng)彈性軸受扭時(shí)，應(yīng)變橋檢測(cè)得到的 mVmV 級(jí)的應(yīng)變信號(hào)通過儀表放大器級(jí)的應(yīng)變信號(hào)通過儀表放大器 AD620AD620 放大成放大成1.5v1v1.5v1v 的強(qiáng)信號(hào)，再通過的強(qiáng)信號(hào)，再通過 V/FV/F 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 LM131LM131 變換成頻率信號(hào)，通過信號(hào)環(huán)形變壓器變換成頻率信號(hào)，通過信號(hào)環(huán)形變壓器 T2T2 從從旋轉(zhuǎn)的初級(jí)線圈傳遞至靜止次級(jí)線圈，再經(jīng)過外殼上的信號(hào)處理電

27、路濾波、整形即可得到與旋轉(zhuǎn)的初級(jí)線圈傳遞至靜止次級(jí)線圈，再經(jīng)過外殼上的信號(hào)處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的彈性軸承受的扭矩扭矩成正比的頻率信號(hào)，該信號(hào)為成正比的頻率信號(hào)，該信號(hào)為 TTLTTL 電平電平, ,既可提供給專用既可提供給專用二次儀表二次儀表或或頻率頻率計(jì)計(jì)顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。顯示也可直接送計(jì)算機(jī)處理。由于該由于該旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器動(dòng)動(dòng)-靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在靜環(huán)之間只有零點(diǎn)幾毫米的間隙，加之傳感器軸上部分都密封在金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。金屬外殼之內(nèi)，形成有效的屏蔽，因此具有很強(qiáng)的抗干擾能力。3.13.

28、1 傳感器分類傳感器分類 3.1.13.1.1 傾角傳感器傾角傳感器傾角傳感器在軍事、航天航空、工業(yè)自動(dòng)化、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車、消費(fèi)電子、海洋船傾角傳感器在軍事、航天航空、工業(yè)自動(dòng)化、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車、消費(fèi)電子、海洋船舶等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。輝格公司為國(guó)內(nèi)用戶提供全球最全面、最專業(yè)的舶等領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用。輝格公司為國(guó)內(nèi)用戶提供全球最全面、最專業(yè)的產(chǎn)品方案產(chǎn)品方案和服務(wù)。和服務(wù)。提供超過提供超過 500500 種規(guī)格的種規(guī)格的伺服伺服型、型、電解質(zhì)電解質(zhì)型、電容型、型、電容型、電感電感型、光纖型等原理的傾角傳感器。型、光纖型等原理的傾角傳感器。加速度傳感器加速度傳感器( (線和角加速度線和角加速

29、度) )分低頻高精度分低頻高精度力平衡力平衡伺服型、低頻低成本熱對(duì)流型和中高頻電容式加速度伺服型、低頻低成本熱對(duì)流型和中高頻電容式加速度位移傳感器位移傳感器?？偪傤l響范圍頻響范圍從從 DCDC 至至 3000Hz3000Hz。應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車運(yùn)動(dòng)控制、汽車測(cè)試、家電、游戲產(chǎn)品、。應(yīng)用領(lǐng)域包括汽車運(yùn)動(dòng)控制、汽車測(cè)試、家電、游戲產(chǎn)品、辦辦公自動(dòng)化公自動(dòng)化、GPSGPS、PDAPDA、手機(jī)、震動(dòng)檢測(cè)、建筑儀器以及、手機(jī)、震動(dòng)檢測(cè)、建筑儀器以及實(shí)驗(yàn)設(shè)備實(shí)驗(yàn)設(shè)備等。等。3.1.23.1.2 紅外紅外溫度傳感器溫度傳感器廣泛應(yīng)用于家用電器廣泛應(yīng)用于家用電器( (微波爐、空調(diào)、微波爐、空調(diào)、油煙機(jī)油煙機(jī)、吹

30、風(fēng)機(jī)吹風(fēng)機(jī)、烤面包機(jī)烤面包機(jī)、電磁爐電磁爐、炒鍋、炒鍋、暖風(fēng)暖風(fēng)機(jī)機(jī)等等) )、醫(yī)用、醫(yī)用/ /家用家用體溫計(jì)體溫計(jì)、辦公自動(dòng)化、便攜式非接觸紅外溫度傳感器、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、辦公自動(dòng)化、便攜式非接觸紅外溫度傳感器、工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量溫度測(cè)量?jī)x器以及電力自動(dòng)化等。不僅能提供傳感器、模塊或完整的測(cè)溫儀器，還能根據(jù)用戶需要提儀器以及電力自動(dòng)化等。不僅能提供傳感器、模塊或完整的測(cè)溫儀器，還能根據(jù)用戶需要提供包括光學(xué)透鏡、供包括光學(xué)透鏡、ASICASIC、算法等、算法等一攬子一攬子解決方案。解決方案。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁(yè)3.23.2 傳感器的定義傳感器的定義 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

31、 GB7665-87GB7665-87 對(duì)傳感器下的定義是：對(duì)傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測(cè)裝置，。傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯

32、示、記錄和控制等要求。它是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。 3.33.3 傳感器的分類傳感器的分類 目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：目前對(duì)傳感器尚無(wú)一個(gè)統(tǒng)一的分類方法，但比較常用的有如下三種：（1 1）按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器）按傳感器的物理量分類，可分為位移、力、速度、溫度、流量、氣體成份等傳感器 （2 2）按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱）按傳感器工作原理分類，可分為電阻、電容、電感、電壓、霍爾、光電、光柵、熱電偶等傳感器。電偶等傳感器。 （3

33、3）按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（）按傳感器輸出信號(hào)的性質(zhì)分類，可分為：輸出為開關(guān)量（“”和和 ”或或“開開”和和“關(guān)關(guān)”）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。）的開關(guān)型傳感器；輸出為模擬型傳感器；輸出為脈沖或代碼的數(shù)字型傳感器。 3.43.4 傳感器的靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性 傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)傳感器的靜態(tài)特性是指對(duì)靜態(tài)的輸入信號(hào)，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關(guān)系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可系。因?yàn)檫@時(shí)輸入量和輸出量都和時(shí)間無(wú)

34、關(guān)，所以它們之間的關(guān)系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫用一個(gè)不含時(shí)間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標(biāo)，把與其對(duì)應(yīng)的輸出量作縱坐標(biāo)而畫出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯出的特性曲線來(lái)描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。等。 3.53.5 傳感器的動(dòng)態(tài)特性傳感器的動(dòng)態(tài)特性 所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的所謂動(dòng)態(tài)特性，是指?jìng)鞲衅髟谳斎胱兓瘯r(shí)，它的輸出的特性。在實(shí)際工作中，傳感器的動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸

35、入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)動(dòng)態(tài)特性常用它對(duì)某些標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)來(lái)表示。這是因?yàn)閭鞲衅鲗?duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一容易用實(shí)驗(yàn)方法求得，并且它對(duì)標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)的響應(yīng)與它對(duì)任意輸入信號(hào)的響應(yīng)之間存在一定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩定的關(guān)系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標(biāo)準(zhǔn)輸入信號(hào)有階躍信號(hào)和正弦信號(hào)兩種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。種，所以傳感器的動(dòng)態(tài)特性也常用階躍響應(yīng)和頻率響應(yīng)來(lái)表示。 3.63.6 傳感器的線性度傳感

36、器的線性度 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 6 頁(yè)通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀器通常情況下，傳感器的實(shí)際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實(shí)際工作中，為使儀器| |儀表儀表| |儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實(shí)際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸（非線性誤差）就是這個(gè)近似程度的一個(gè)性能指標(biāo)。擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲

37、線上各點(diǎn)偏差的平方和為最入和滿量程輸出點(diǎn)相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點(diǎn)偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。第四章液位控制器的工作原理第四章液位控制器的工作原理平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 7 頁(yè)通過發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的時(shí)間，計(jì)算時(shí)間，計(jì)算傳感器與被測(cè)物之間的距離。由于在通過發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的時(shí)間，計(jì)算時(shí)間，計(jì)算傳感器與被測(cè)物之間的距離。由于在空氣中的傳播速度是一定的，液位傳感器與容器的底部的距離是一定的，就可以知道被測(cè)物空氣中的傳播速度是一定的，液位傳感器

38、與容器的底部的距離是一定的，就可以知道被測(cè)物的液位。的液位。4.14.1 液位控制器主要特點(diǎn)功能液位控制器主要特點(diǎn)功能 外形小巧緊湊，適合柜內(nèi)導(dǎo)軌安裝。外形小巧緊湊，適合柜內(nèi)導(dǎo)軌安裝。 就地液位控制或報(bào)警。就地液位控制或報(bào)警。 另一突出特點(diǎn)為可以檢測(cè)另一突出特點(diǎn)為可以檢測(cè)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥的工作狀態(tài)，關(guān)閉嚴(yán)不嚴(yán)的工作狀態(tài)，關(guān)閉嚴(yán)不嚴(yán)( (有無(wú)泄漏有無(wú)泄漏) )。 用于給排水控制的雙電極液位控制器用于給排水控制的雙電極液位控制器1 1、進(jìn)液控制、進(jìn)液控制 液位低于下限時(shí)液位低于下限時(shí), ,繼電器吸合繼電器吸合, ,紅色報(bào)警燈亮；紅色報(bào)警燈亮；液位高于上限時(shí)液位高于上限時(shí), ,繼電器斷開繼電器斷開, ,

39、紅色報(bào)警燈滅紅色報(bào)警燈滅2 2、排液控制、排液控制 液位高于上限時(shí)液位高于上限時(shí), ,繼電器吸合繼電器吸合, ,紅色報(bào)警燈亮；紅色報(bào)警燈亮；液位低于下限時(shí)液位低于下限時(shí), ,繼電器斷開繼電器斷開, ,紅色報(bào)警燈滅。紅色報(bào)警燈滅。“水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)水塔水位自動(dòng)控制系統(tǒng)”的控制對(duì)象為水泵，的控制對(duì)象為水泵，容器為水塔或儲(chǔ)液罐。水位高度正常情況下控制在容器為水塔或儲(chǔ)液罐。水位高度正常情況下控制在 C C、D D 之間，如圖之間，如圖 1 1（a a）。）。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 8 頁(yè)當(dāng)水位在低于當(dāng)水位在低于 C C 點(diǎn)時(shí)，水泵開始進(jìn)水，如圖點(diǎn)時(shí)，水泵開始進(jìn)水，如圖 1

40、 1（b b）。當(dāng)水位高于）。當(dāng)水位高于 D D 點(diǎn)時(shí)，水泵停止進(jìn)水，點(diǎn)時(shí)，水泵停止進(jìn)水，如圖如圖 1 1（c c）。當(dāng)水位低于）。當(dāng)水位低于 C C 點(diǎn)并到達(dá)點(diǎn)并到達(dá) B B 點(diǎn)時(shí)就報(bào)警，采取手動(dòng)啟動(dòng)水泵，如圖點(diǎn)時(shí)就報(bào)警，采取手動(dòng)啟動(dòng)水泵，如圖 1 1（d d）。當(dāng)）。當(dāng)水位超過水位超過 D D 點(diǎn)并到達(dá)點(diǎn)并到達(dá) E E 點(diǎn)時(shí)上限報(bào)警，采取強(qiáng)制停止水泵，水位從溢流口流出，如圖點(diǎn)時(shí)上限報(bào)警，采取強(qiáng)制停止水泵，水位從溢流口流出，如圖1 1（e e）。）。為了精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的控制，必須建立閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)水塔中的進(jìn)、出水的水位可為了精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的控制，必須建立閉環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)水塔中的進(jìn)、

41、出水的水位可以自動(dòng)控制水泵，使水位處于動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)。以自動(dòng)控制水泵，使水位處于動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)。（1 1）555555 定時(shí)器組成的水位自動(dòng)控制器。圖定時(shí)器組成的水位自動(dòng)控制器。圖 2 2 可以看出，電路設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單化，沒有可以看出，電路設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單化，沒有考慮異常情況的排除方法。例如：探頭發(fā)生故障，則此系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)，導(dǎo)致水位控制器操作考慮異常情況的排除方法。例如：探頭發(fā)生故障，則此系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)，導(dǎo)致水位控制器操作異常異常; ;沒有設(shè)計(jì)報(bào)警電路，無(wú)法方便地讀取水位實(shí)際數(shù)值。沒有設(shè)計(jì)報(bào)警電路，無(wú)法方便地讀取水位實(shí)際數(shù)值。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 9 頁(yè)圖圖 2 水位自動(dòng)控

42、制系統(tǒng)水位自動(dòng)控制系統(tǒng)（2 2）用）用 5151 單片機(jī)設(shè)計(jì)的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。單片機(jī)設(shè)計(jì)的水位自動(dòng)控制系統(tǒng)。5151 單片機(jī)實(shí)際是個(gè)小的微型機(jī)，除了硬單片機(jī)實(shí)際是個(gè)小的微型機(jī)，除了硬件電路的搭接外，還需要軟件的開發(fā)和應(yīng)用。這樣會(huì)使設(shè)計(jì)變得很繁瑣，同時(shí)從電磁兼容方件電路的搭接外，還需要軟件的開發(fā)和應(yīng)用。這樣會(huì)使設(shè)計(jì)變得很繁瑣，同時(shí)從電磁兼容方面考慮，軟件設(shè)計(jì)存在系統(tǒng)地不穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，為了滿足工廠的實(shí)際條件，大部分面考慮，軟件設(shè)計(jì)存在系統(tǒng)地不穩(wěn)定性。在實(shí)際應(yīng)用中，為了滿足工廠的實(shí)際條件，大部分自動(dòng)化控制裝置采用純硬件的電路設(shè)計(jì)。此外，該電路不能檢測(cè)液體的電導(dǎo)率，不適用水塔自動(dòng)化控制裝置采

43、用純硬件的電路設(shè)計(jì)。此外，該電路不能檢測(cè)液體的電導(dǎo)率，不適用水塔中液體性質(zhì)改變的情況。中液體性質(zhì)改變的情況。4.24.2 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖控制系統(tǒng)主要分為模擬檢測(cè)和邏輯判斷兩大塊。如圖控制系統(tǒng)主要分為模擬檢測(cè)和邏輯判斷兩大塊。如圖 4 4 所示，模擬檢測(cè)實(shí)際上測(cè)量的所示，模擬檢測(cè)實(shí)際上測(cè)量的是是 B B、C C、D D、E E 四個(gè)探頭相對(duì)于四個(gè)探頭相對(duì)于 A A 點(diǎn)（即地）電位的高低，在水塔中清水里的四個(gè)探頭點(diǎn)（即地）電位的高低，在水塔中清水里的四個(gè)探頭B B、C C、D D、E E 各點(diǎn)和探頭各點(diǎn)和探頭 A A 點(diǎn)之間實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)可變電阻。當(dāng)電阻值發(fā)生變化時(shí)，各點(diǎn)點(diǎn)之間實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)

44、可變電阻。當(dāng)電阻值發(fā)生變化時(shí)，各點(diǎn)的電位值不同，通過邏輯判斷，就得到不同的輸出，即操作控制不同的動(dòng)作。的電位值不同，通過邏輯判斷，就得到不同的輸出，即操作控制不同的動(dòng)作。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁(yè)圖圖 3 水塔水位控制電路水塔水位控制電路圖圖 4 系統(tǒng)框圖系統(tǒng)框圖平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 11 頁(yè)圖圖 5 5 為最優(yōu)方案的原理圖。如圖所示：水位正常情況下應(yīng)處于為最優(yōu)方案的原理圖。如圖所示：水位正常情況下應(yīng)處于 C C、D D 之間，此時(shí)，之間，此時(shí)，BCDEBCDE 四個(gè)四個(gè)探頭的邏輯電平為探頭的邏輯電平為 00110011，即保持狀態(tài)，

45、即保持狀態(tài); ;當(dāng)水位低于當(dāng)水位低于 C C 點(diǎn)，處于點(diǎn)，處于 B B、C C 之間時(shí)，之間時(shí)，BCDEBCDE 四個(gè)探頭四個(gè)探頭的邏輯電平為的邏輯電平為 01110111，即進(jìn)水狀態(tài)，即進(jìn)水狀態(tài); ;當(dāng)水位高于當(dāng)水位高于 D D 點(diǎn)，處于點(diǎn)，處于 D D、E E 之間時(shí)，之間時(shí)，BCDEBCDE 四個(gè)探頭的邏四個(gè)探頭的邏輯電平為輯電平為 00010001，即停進(jìn)狀態(tài)，即停進(jìn)狀態(tài); ;當(dāng)水位低于當(dāng)水位低于 B B 點(diǎn)或水位高于點(diǎn)或水位高于 E E 點(diǎn)，此時(shí)，點(diǎn)，此時(shí)，BCDEBCDE 四個(gè)探頭的邏輯四個(gè)探頭的邏輯電平為電平為 11111111 或或 00000000 時(shí)，水塔水位的報(bào)警電路開始

46、工作，產(chǎn)生下限報(bào)警或上限報(bào)警，即低報(bào)時(shí)，水塔水位的報(bào)警電路開始工作，產(chǎn)生下限報(bào)警或上限報(bào)警，即低報(bào)和高報(bào)。這時(shí)，需要工作人員進(jìn)行手動(dòng)關(guān)閉報(bào)警設(shè)備才可以解除警報(bào)。和高報(bào)。這時(shí)，需要工作人員進(jìn)行手動(dòng)關(guān)閉報(bào)警設(shè)備才可以解除警報(bào)。圖圖 5 水塔供水系統(tǒng)的最終連線圖水塔供水系統(tǒng)的最終連線圖平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁(yè)從圖從圖 5 5 中可以看出，中可以看出，B B、C C、D D、E E 四個(gè)探頭每個(gè)都接有一個(gè)運(yùn)算放大器。實(shí)際運(yùn)行中，四個(gè)探頭每個(gè)都接有一個(gè)運(yùn)算放大器。實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)某個(gè)探頭出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)可以及時(shí)檢測(cè)到，不會(huì)造成誤動(dòng)作的產(chǎn)生。同時(shí)，新增了報(bào)警當(dāng)某個(gè)探頭出現(xiàn)故

47、障時(shí)，系統(tǒng)可以及時(shí)檢測(cè)到，不會(huì)造成誤動(dòng)作的產(chǎn)生。同時(shí)，新增了報(bào)警確認(rèn)電路。這樣，當(dāng)誤動(dòng)作產(chǎn)生以及水塔內(nèi)水位的過低或者過高，都會(huì)啟動(dòng)報(bào)警裝置。一旦確認(rèn)電路。這樣，當(dāng)誤動(dòng)作產(chǎn)生以及水塔內(nèi)水位的過低或者過高，都會(huì)啟動(dòng)報(bào)警裝置。一旦系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警，就可以及時(shí)去處理問題。問題處理完畢之后，工作人員可以手動(dòng)關(guān)閉報(bào)警裝系統(tǒng)發(fā)生報(bào)警，就可以及時(shí)去處理問題。問題處理完畢之后，工作人員可以手動(dòng)關(guān)閉報(bào)警裝置。因此，優(yōu)化的方案增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和實(shí)用性。置。因此，優(yōu)化的方案增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和實(shí)用性。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 13 頁(yè)第五章水塔水位控制器的可行性試驗(yàn)第五章水塔水位

48、控制器的可行性試驗(yàn)5.15.1 可行性試驗(yàn)可行性試驗(yàn)圖圖 6 6 為水塔水位控制器的外觀正視圖，由電源指示燈、報(bào)警確認(rèn)燈、水位指示燈以及報(bào)為水塔水位控制器的外觀正視圖，由電源指示燈、報(bào)警確認(rèn)燈、水位指示燈以及報(bào)警確認(rèn)開關(guān)組成。接通電源時(shí)，電源指示燈亮，當(dāng)水塔中水深處于不同位置時(shí)，水位指示燈警確認(rèn)開關(guān)組成。接通電源時(shí)，電源指示燈亮，當(dāng)水塔中水深處于不同位置時(shí)，水位指示燈B B、C C、D D、E E 情況不同。情況不同。圖圖 6 水塔水位控制器外觀圖水塔水位控制器外觀圖當(dāng)水位處于當(dāng)水位處于 B B 點(diǎn)之下，指示燈點(diǎn)之下，指示燈 B B、C C、D D、E E 全亮，報(bào)警電路開始報(bào)警，即下限報(bào)警。

49、全亮，報(bào)警電路開始報(bào)警，即下限報(bào)警。當(dāng)水位處于當(dāng)水位處于 B B、C C 之間，指示燈之間，指示燈 B B 滅，滅，C C、D D、E E 亮，水泵開始進(jìn)水。亮，水泵開始進(jìn)水。當(dāng)水位處于當(dāng)水位處于 C C、D D 之間，指示燈之間，指示燈 B B、C C 滅，滅，C C、D D 亮，保持狀態(tài)，即保持進(jìn)水。亮，保持狀態(tài)，即保持進(jìn)水。當(dāng)水位處于當(dāng)水位處于 D D、E E 之間，指示燈之間，指示燈 B B、C C、D D 滅，滅，E E 亮，停進(jìn)狀態(tài)，即水泵不工作。亮，停進(jìn)狀態(tài)，即水泵不工作。當(dāng)水位處于當(dāng)水位處于 E E 點(diǎn)之上，指示燈點(diǎn)之上，指示燈 B B、C C、D D、E E 全滅，水泵不工作

50、，報(bào)警電路開始溢出報(bào)警，全滅，水泵不工作，報(bào)警電路開始溢出報(bào)警，即上限報(bào)警。即上限報(bào)警。報(bào)警電路可以手動(dòng)關(guān)閉，只要按下報(bào)警確認(rèn)開關(guān)，就可以解除報(bào)警的蜂鳴聲。此時(shí)，報(bào)警報(bào)警電路可以手動(dòng)關(guān)閉，只要按下報(bào)警確認(rèn)開關(guān)，就可以解除報(bào)警的蜂鳴聲。此時(shí)，報(bào)警確認(rèn)燈亮起。處理完故障時(shí)，必須關(guān)閉報(bào)警確認(rèn)燈，報(bào)警確認(rèn)電路復(fù)位，恢復(fù)其監(jiān)測(cè)故障的確認(rèn)燈亮起。處理完故障時(shí)，必須關(guān)閉報(bào)警確認(rèn)燈，報(bào)警確認(rèn)電路復(fù)位，恢復(fù)其監(jiān)測(cè)故障的功能。功能。5.25.2 可行性分析可行性分析此方案采用純硬件電路設(shè)計(jì)，避免了軟件程序設(shè)計(jì)中的不穩(wěn)定因素，提高了實(shí)際運(yùn)用中此方案采用純硬件電路設(shè)計(jì)，避免了軟件程序設(shè)計(jì)中的不穩(wěn)定因素，提高了實(shí)際運(yùn)用

51、中平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁(yè)的可靠性。同時(shí)，對(duì)于不同類型的液體，此系統(tǒng)均有良好的兼容性。當(dāng)水塔中液體改變時(shí)，的可靠性。同時(shí)，對(duì)于不同類型的液體，此系統(tǒng)均有良好的兼容性。當(dāng)水塔中液體改變時(shí)，只需要將電位器中的阻值和該液體的阻值調(diào)節(jié)到一個(gè)數(shù)量級(jí)上就可以很方便的實(shí)現(xiàn)此液體的只需要將電位器中的阻值和該液體的阻值調(diào)節(jié)到一個(gè)數(shù)量級(jí)上就可以很方便的實(shí)現(xiàn)此液體的水位控制操作。試驗(yàn)證明，此水塔水位控制器不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)水塔水位的精確控制，而且，此水位控制操作。試驗(yàn)證明，此水塔水位控制器不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)水塔水位的精確控制，而且，此系統(tǒng)更具有工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際性。系統(tǒng)更具有工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際性。圖圖

52、 7 電子式水位開關(guān)的密度比水大很多，自然吊下去的時(shí)候不會(huì)浮起來(lái)，不容易晃動(dòng)，這種從上電子式水位開關(guān)的密度比水大很多，自然吊下去的時(shí)候不會(huì)浮起來(lái)，不容易晃動(dòng)，這種從上而下吊下來(lái)的的安裝方式比較方便而且普遍安裝的時(shí)候一個(gè)放在高水位，另一個(gè)放在低水位，而下吊下來(lái)的的安裝方式比較方便而且普遍安裝的時(shí)候一個(gè)放在高水位，另一個(gè)放在低水位，高低水位開關(guān)的位置可以根據(jù)自己的需要來(lái)調(diào)整高低水位開關(guān)的位置可以根據(jù)自己的需要來(lái)調(diào)整電子式水位開關(guān)的線長(zhǎng)標(biāo)配是電子式水位開關(guān)的線長(zhǎng)標(biāo)配是 3 3 米，如果不夠長(zhǎng)也可以自己加線延長(zhǎng)，延長(zhǎng)米，如果不夠長(zhǎng)也可以自己加線延長(zhǎng)，延長(zhǎng) 200200 米左右米左右是沒問題的，但要注意

53、接口的位置盡量不要浸在水中，加長(zhǎng)線用是沒問題的，但要注意接口的位置盡量不要浸在水中，加長(zhǎng)線用 3*0.33*0.3 平方的線或平方的線或 0.30.3 平方平方以上線徑的電纜線以上線徑的電纜線如果要避免電子式水位開關(guān)的線長(zhǎng)期泡在水里而泡壞的話，可以用普通的如果要避免電子式水位開關(guān)的線長(zhǎng)期泡在水里而泡壞的話，可以用普通的 PVCPVC 管和內(nèi)牙管和內(nèi)牙螺紋搭配把電線封住與水隔絕螺紋搭配把電線封住與水隔絕5.35.3 水塔水位自動(dòng)控制工序水塔水位自動(dòng)控制工序S1S1 水塔水位上限：當(dāng)水塔達(dá)到此位置時(shí)液位傳感器將向水塔水位上限：當(dāng)水塔達(dá)到此位置時(shí)液位傳感器將向 PLCPLC 發(fā)出最高水位信號(hào)請(qǐng)求停發(fā)

54、出最高水位信號(hào)請(qǐng)求停止水泵工作。止水泵工作。S2S2 水塔水位下限：當(dāng)水塔達(dá)到此位置時(shí)液位傳感器將向水塔水位下限：當(dāng)水塔達(dá)到此位置時(shí)液位傳感器將向 PLCPLC 發(fā)出最低水位信號(hào)請(qǐng)求開發(fā)出最低水位信號(hào)請(qǐng)求開啟水泵工作。啟水泵工作。 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 15 頁(yè)水塔水位自動(dòng)控制簡(jiǎn)圖水塔水位自動(dòng)控制簡(jiǎn)圖 8 8如下圖是整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)水位傳感器，一臺(tái)如下圖是整個(gè)系統(tǒng)由一個(gè)水位傳感器，一臺(tái) PLCPLC 和一臺(tái)水泵以及若干部件組成。安裝于和一臺(tái)水泵以及若干部件組成。安裝于水塔的水位轉(zhuǎn)化成水塔的水位轉(zhuǎn)化成 1-51-5 伏的電信號(hào)，電信號(hào)到達(dá)伏的電信號(hào)，電信號(hào)到達(dá) PLCP

55、LC 后，后，PLCPLC 將控制水泵的開關(guān)啟動(dòng)或停止將控制水泵的開關(guān)啟動(dòng)或停止向水塔供水。向水塔供水。系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)組成框圖 9 9在水塔水位檢測(cè)系統(tǒng)中通過超聲波液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入在水塔水位檢測(cè)系統(tǒng)中通過超聲波液位傳感器將水位信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入 PLCPLC 中，再通中，再通過過 PLCPLC 控制水泵的啟動(dòng)或關(guān)閉。在系統(tǒng)運(yùn)行中當(dāng)水位低于最低值時(shí)控制水泵的啟動(dòng)或關(guān)閉。在系統(tǒng)運(yùn)行中當(dāng)水位低于最低值時(shí) PLCPLC 將啟動(dòng)水泵向水塔中將啟動(dòng)水泵向水塔中加水，當(dāng)水塔中的水達(dá)到最高值時(shí)加水，當(dāng)水塔中的水達(dá)到最高值時(shí) PLCPLC 使水泵停止運(yùn)動(dòng)即向水塔供水。等到水塔水位達(dá)到控使

56、水泵停止運(yùn)動(dòng)即向水塔供水。等到水塔水位達(dá)到控制的最低水位時(shí)，系統(tǒng)再次重復(fù)這個(gè)過程。制的最低水位時(shí)，系統(tǒng)再次重復(fù)這個(gè)過程。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 16 頁(yè)水塔水位控制系統(tǒng)主電路水塔水位控制系統(tǒng)主電路 如下圖所示如下圖所示圖圖 1010 5.4I/O5.4I/O 接口分配接口分配水塔水位控制系統(tǒng) PLC 的 I/O 接口分配如下表所示。表 1-1 水塔水位控制系統(tǒng) PLC 的 I/O 接口分配表平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁(yè)符號(hào)地址絕對(duì)地址數(shù)據(jù)類型說明1S1IO1BOOL水塔上限水位2S2IO2BOOL水塔下限水位3S3IO3BOOL水池上限水

57、位4S4IO4BOOL水池下限水位5STARTIO0BOOL控制開關(guān)6YQO1BOOL水閥7M1QO2BOOL抽水電機(jī)8QO3BOOL水池下限指示燈9QO4BOOL水池上限指示燈10QO5BOOL水塔下限指示燈11QO6BOOL水塔上限指示燈12QO7BOOL報(bào)警指示燈5.5 水塔水位控制系統(tǒng)的 I/O 接線圖這是一個(gè)單體控制小系統(tǒng)，沒有特殊的控制要求，他有 5 個(gè)開關(guān)量，開關(guān)量的輸出觸點(diǎn)數(shù)目有 8 個(gè)，輸入，輸出觸點(diǎn)數(shù)目共有 13 個(gè)，只需要選擇一般中小型控制器即可。據(jù)此，可以對(duì)輸入，輸出點(diǎn)做出地址分配，水塔水位控制系統(tǒng)的I/O 接線圖如圖所示 圖 11平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（

58、論文） 第 18 頁(yè)第六章第六章 水塔水位控制系統(tǒng)水塔水位控制系統(tǒng) PLCPLC 軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)6.1 梯形圖程序設(shè)計(jì)及工作過程分析 圖 12 水塔水位控制系統(tǒng)的 PLC 控制流程圖梯形圖編程語(yǔ)言是一種圖形化編程語(yǔ)言，他沿用了傳統(tǒng)的繼電接觸器控制中的觸點(diǎn)，線圈，串并聯(lián)等術(shù)語(yǔ)和圖形符號(hào)，與傳統(tǒng)的繼電控制原理電路圖非常相似，但又加入了許多功能強(qiáng)又實(shí)用靈活的指令，他比較直觀，形象，對(duì)于那些熟悉繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的人來(lái)說易于接受。繼電器梯形圖多半適用于比較簡(jiǎn)單的控制功能的編程，絕大多數(shù) PLC 用戶都首選梯形圖編程。平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁(yè)6.2 梯形圖的規(guī)則梯

59、形圖編程的一般規(guī)則有：1. 梯形圖按自上而下，自左而右的順序排列，每一個(gè)邏輯行始于左母線然后是觸點(diǎn)的各種連接。最后是線圈或線圈與右母線相連，整個(gè)圖形呈現(xiàn)階梯型，梯形圖所使用的原件編號(hào)地址必須在所實(shí)用 PLC 的有效范圍內(nèi)。2. 梯形圖是 PLC 形象化的編程方式，其左右兩端母線并不接任何電源。因而圖中各支路也沒有真實(shí)的電流流動(dòng)。但為了讀圖方便。常用“有電源，“得電”等來(lái)形象的描述用戶程序結(jié)算中滿足輸出線圈的動(dòng)作條件。他僅僅是概念上虛擬的電流，而且認(rèn)為他只能由左至右單方向流動(dòng)，層次的改變也只能自上而下。3. 梯形圖中的繼電器實(shí)質(zhì)上是變量寄存器中的位觸發(fā)器。相應(yīng)某位觸發(fā)器為“1 態(tài)”時(shí)，表示繼電器線圈通電，其動(dòng)合觸頭閉合，動(dòng)斷觸頭斷開，反之為“0 態(tài)”，梯形圖中繼電器線圈又是廣義的，除了輸出繼電器，內(nèi)部繼電器線圈外，還包括定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，移位寄存器，狀態(tài)器等的線圈以及各種比較，運(yùn)算的結(jié)果。4. 梯形圖中的信息流程從左至右，繼電器線圈應(yīng)與右母線相連，線圈的右邊不能有觸電，而左邊必須有觸點(diǎn)。5. 繼電器線圈在一個(gè)程序不能重復(fù)使用：而繼電器的觸點(diǎn)，在編程中可以重復(fù)使用，且使用次數(shù)不受限制。